Condensatiekernen

Patrick stelde deze vraag op 17 juli 2024 om 20:07.

Ik had begrepen dat condensatiekernen als stof in de lucht het condensatieproces efficiënter kunnen laten verlopen.

Dit is ook de reden dat er bij oudejaarsavond zoveel mist in de lucht zit.

Betekent dit dat de stof in de lucht het dauwpunt verhoogt?

Waarom gaat het condenseren makkelijker?

Reacties

Theo de Klerk op 17 juli 2024 om 20:38

Dauwpunt staat hier los van. Het dauwpunt is de temperatuur waarbij de lucht met waterdamp verzadigd is waarbij condensatie optreedt zodra de temperatuur bij gelijkblijvende dampdruk daalt.

Condensatiekernen geeft een andere manier van condenseren. Het dauwpunt blijft hetzelfde en de vochtigheid zal minder dan 100% worden (waardoor het weer kan worden aangevuld uit de watervloeistof). Ook met vochtigheid onder 100% kunnen waterdampdeeltjes op een kern condenseren. Populair gezegd worden de dampmoleculen aangetrokken door de condensatiekernen (mede door bipolaire karakter van H2O) , komen elkaar tegen en vormen druppeltjes.  Condensatiekernen kunnen heel klein zijn (aerosolen) en deze aerosolen zijn deels verantwoordelijk voor het ontstaan van wolken. Met alleen verzadiging bij 100% vochtigheid zouden er zonder aerosolen minder wolken zijn.

Patrick op 17 juli 2024 om 21:08

Dus door condensatiekernen wordt de verzadiging al bereikt voordat de luchtvochtigheid 100% is?

Het geeft dus hetzelfde effect als lucht nog verder afkoelen?

Theo de Klerk op 17 juli 2024 om 21:15

Nee, verzadiging heeft niks met condensatiekernen te maken. Waterdamp is een gas. Condensatiekernen zitten in druppels. Vloeibaar water. Dat is geen damp meer.

In theorie kan hoe meer condensatiekernen waterdamp laten condenseren (verwijderen damp uit lucht) hoe meer water van elders weer kan verdampen tot max. 100% vochtigheid bij die temperatuur.

Het is dus niet hetzelfde als de lucht afkoelen. Dat gebeurt ook niet.

Patrick op 17 juli 2024 om 22:24

Maar condensatiekernen zijn toch kleine deeltjes in de atmosfeer waar waterdamp zich aan kan hechten, bijvoorbeeld stof?

Dus eerst zitten ze nog niet in vloeibaar water?

Condensatiekernen kunnen waterdamp laten condenseren voordat de luchtvochtigheid nog geen 100 procent is, ik begrijp eruit dat dit dus niet hoeft te betekenen dat de lucht verzadigd is. Deze kan alsnog stijgen tot 100 procent?

En ik zei ook niet dat hetzelfde was als lucht afkoelen of dat dit zou gebeuren door condensatiekernen. Ik vroeg of dit hetzelfde effect had, namelijk waterdamp omzetten in vloeibaar water. (Condenseren).

Theo de Klerk op 17 juli 2024 om 22:51

> Dus eerst zitten ze nog niet in vloeibaar water?

Ik weet niet wat je hiermee bedoelt.

Condensatiekernen zijn stofdeeltjes. Waterdamp (bipolaire gasmoleculen) worden aangetrokken, condenseren tot water door verlies aan energie, hechten zich aan lotgenoten tot grotere druppels.

Water aan condensatiekernen zijn vloeistofdeeltjes (vaak gezien als "mist"); geen gas. Waterdamp zie je niet: de hele atmosfeer zit vol met waterdamp (tot maximaal 100% vochtigheid) en die is onzichtbaar. Pas bij condensatie worden het druppels vloeistof. 

Zoals al eerder gezegd kan lucht tot 100% vochtigheid opnemen (verschillend veel bij verschillende temperatuur) en als door condensatiekernen een deel van de vochtigheid verdwijnt dan daalt die tot bijv. 80%  wat weer de mogelijkheid biedt voor ander aanwezig water om de missende 20% weer aan te vullen (gebeurt doordat in een vloeistof watermoleculen een snelheid krijgen die hoog genoeg is om te ontsnappen aan de vloeistof. Tegelijk komen andere moleculen terug in de vloeistof. Zo lang er meer ontsnappen dan terugkeren neemt de vochtigheid toe. Tot een evenwicht bij 100%).

Condenseren is water uit damp laten terugkeren. Dat kan door condensatiekernen, dat kan ook door temperatuursverlaging tot een waarde waarbij de lucht 100% verzadigd is en bij nog verdere daling van temperatuur waterdamp condenseert omdat de nieuwe 100% (voor die temperatuur) minder waterdamp betekent.

Wolk- en mistvorming kan een combinatie van beide zijn: condensatie door kernen en door oververzadiging. In praktijk bij mist veelal kernen, bij wolken beide (de onderkant van wolken is vrij plat: de hoogte bij een temperatuur waarbij 100% verzadiging is).

Jan van de Velde op 17 juli 2024 om 22:57

Dag Patrick,

Patrick

Maar condensatiekernen zijn toch kleine deeltjes in de atmosfeer waar waterdamp zich aan kan hechten, bijvoorbeeld stof?

Ja

Patrick

Dus eerst zitten ze nog niet in vloeibaar water?

Het voorbeeld wat je zelf al noemde, al dat fijnstof a.g.v. vuurwerk in de Nieuwjaarsnacht, begint inderdaad niet als vloeibaar water.

Watermoleculen "zweven" los tussen de luchtmoleculen. Botsen er twee tegen elkaar dan is er een kans dat ze bij elkaar blijven. Bij een volgende botsing vliegen ze dan weer uit elkaar, of blijven gedrieën bij elkaar. Hoe verzadigder de lucht is, hoe groter de kans op botsingen, en ook hoe groter de kans op groeiende micro-druppeltjes. Vanaf wanneer je het vloeibaar moet noemen is me niet geheel duidelijk.

Condensatiekernen kunnen van alles zijn, pollen of ander fijnstof dat een beetje hydrofiel is vooral. De aantrekkende krachten zijn daarbij relatief groot.  De kans op botsen blijft even groot, maar de kans op weer loslaten wordt kleiner. En dus groeit zo'n condensatiekern makkelijk uit tot een druppeltje. En ook hier geldt weer, alles is een kwestie van krachten, (on)gelukjes en evenwichten.

Doe je wat water in een afgesloten fles, dan verdampt er water, maar tegelijkertijd condenseert er ook evenveel: de lucht in de fles raakt snel verzadigd.

Rondom een druppeltje, al of niet rond een condensatiekern gegroeid, geldt dat idee van krachten, (on)gelukjes en evenwichten ook: alleen in (bijna) verzadigde lucht groeit dat nog, in onderverzadigde lucht verdampt dat weer. Daarom zal het vlak onder een wolk ook altijd zachtjes regenen, maar zullen de naar beneden zwevende kleine druppeljes meestal in onverzadigde luchtlagen terechtkomen en weer vlot verdampen.

Condensatiekernen zullen de eerste laag watermoleculen meestal goed vasthouden. Die zullen dus tot een zeker niveau ook in onverzadigde lucht meer watermoleculen invangen dan loslaten. Boven een bepaalde maat wordt dat zichtbaar, en dan noemen we dat mist / nevel. 

Zo duidelijker?

Groet, Jan

Patrick op 18 juli 2024 om 09:31

Ik denk het wel, jouw uitleg is meestal heel goed te volgen. Bedankt hiervoor.

Maar alleen dit weet ik nog niet:

Situatie zonder stof: De luchtvochtigheid wordt 100% door warme vochtige lucht welke afkoelt tot het dauwpunt. Dit zie je als mist.

Situatie met stof: De luchtvochtigheid is bijvoorbeeld 90%, je voegt hier stof aan toe, de luchtvochtigheid blijft 90% maar het waterdamp hecht zich aan het stof en dit zie je als mist, maar de luchtvochtigheid blijft 90%?

Of wordt zorgt het toevoegen van stof er nu tóch voor dat de luchtvochtigheid 100% wordt?

Theo de Klerk op 18 juli 2024 om 09:45

>Situatie met stof: De luchtvochtigheid is bijvoorbeeld 90%, je voegt hier stof aan toe, de luchtvochtigheid blijft 90% maar het waterdamp hecht zich aan het stof en dit zie je als mist, maar de luchtvochtigheid blijft 90%?

Nee, als waterdamp tot waterdruppel condenseert verdwijnt er waterdamp uit de lucht. Het percentage waterdamp neemt dus af. De luchtvochtigheid daalt.  De maximaal haalbare vochtheidsgraad (100%) blijft hetzelfde: een maximale hoeveelheid waterdamp in een m3 lucht bij die temperatuur. Die hoeveelheid was 90% van het maximale en door condensatie wordt het minder, bijv. 85%.

Luchtvochtigheid wordt pas 100% bij een bepaalde temperatuur als de maximale hoeveelheid waterdamp erin is opgenomen. Dat is een vaste eenheid die echter groter wordt (100% krijgt een grotere waarde) als de temperatuur toeneemt.

Patrick op 18 juli 2024 om 10:28

Thnx, nu is het me helemaal duidelijk.

Ik dacht altijd dat als je mist zag dat de luchtvochtigheid daar dus 100 procent moest zijn. Maar dat is dus helemaal niet zo, er kunnen condensatiekernen zijn.

Patrick op 18 juli 2024 om 10:36

>Daarom zal het vlak onder een wolk ook altijd zachtjes regenen, maar zullen de naar beneden zwevende kleine druppeljes meestal in onverzadigde luchtlagen terechtkomen en weer vlot verdampen.<

Ook dit is me toch nog niet helemaal helder, waarom precies regent het vlak onder een wolk alijd?

En dan schiet me nu de volgende vraag ook te binnen: zijn er altijd condensatiekernen nodig om het te laten regenen? Is het zo dat deze condensatiekernen er niet zijn dat het condens dan gewoon als mist/wolk in de lucht blijft?

Theo de Klerk op 18 juli 2024 om 11:06

>Ook dit is me toch nog niet helemaal helder, waarom precies regent het vlak onder een wolk alijd?

Dat is wat wolken doen. Waterdamp wordt micro-druppel. Meerdere maken een zwaardere druppel en uiteindelijk is de druppel zo zwaar dat de luchtbeweging ze niet meer omhoog kan houden (netto kracht naar beneden) en ze beginnen te vallen. Lagere luchtlagen zijn warmer, daarin kan meer water verdampen dus veel druppels verdampen weer voor ze het aardoppervlak bereiken. Alleen grote druppels vallen sneller door (grotere snelheid doordat luchtwrijving langer nodig heeft om even groot als gravitatiekracht te worden en vaste snelheid te geven) met daardoor kleinere kans op verdamping en geven regen.

Zo kan ook sneeuw uit de wolken al tot water (regen) veranderen of zelfs het oppervlak niet bereiken.

>En dan schiet me nu de volgende vraag ook te binnen: zijn er altijd condensatiekernen nodig om het te laten regenen? 

Nee. Zo gauw micro-druppels in wolken tot zwaardere druppels samenvoegen, vallen ze uit de wolk en geven potentieel regen. Microdruppels ontstaan ook als het in een wolk koud genoeg wordt om 100% verzadiging te krijgen en overtollige waterdamp moet condenseren. Condensatiekernen kunnen wel voor meer water zorgen waar anders geen water zou ontstaan. Zo probeert men soms met zilverkristallen uit vliegtuigen kunstmatig regen op te wekken door waterdamp dat niet zou condenseren (want vochtigheid maar 30% bijvoorbeeld) door die kernen toch te laten condenseren (en de vochtigheid daarmee onder 30% te brengen)

 

Je moet luchtvochtigheid en condensatiekernen geheel los van elkaar zien. Ze hebben niks met elkaar te maken maar beide processen kunnen onafhankelijk van elkaar tot waterdruppels leiden.  Je kunt een lamp aandoen of een kaars opsteken. In beide gevallen krijg je licht, maar op geheel andere wijze tot stand gebracht. En beide methoden kunnen ook samen voor nog meer licht zorgen.

Patrick op 18 juli 2024 om 12:06

Duidelijk. 

Als je onder de douche staat kun je het condens zien. Daar waar je de 'damp' ziet moet de luchtvochtigheid volgens mij 100 procent zijn. Dit verdampt verder op denk ik dan weer omdat de luchtvochtigheid daar lager is. Maar wanneer zou deze 'damp' zich dan vormen tot druppels die in de lucht naar beneden vallen vraag ik mij af?

Theo de Klerk op 18 juli 2024 om 12:32

> Daar waar je de 'damp' ziet moet de luchtvochtigheid volgens mij 100 procent zijn

Nee, damp zie je niet (net als stoom). Je ziet waterdruppels. Als warme regen. Uit de douche komt warm water. Niks condens. De lucht rondom de douche warmt op, water uit de douche kan verdampen (soms al snel na uit de douchekop te komen) maar slaat dan weer neer op koude ramen waar wel de 100% luchtvochtigheid wordt bereikt in de koude lucht bij de ramen. De mist in de douche is een mengeling van condensatie door kernen (fijnstof die overal is) en bereiken van verzadiging.

Je conclusie klopt niet: als ik water vernevel met een spuit of slang betekent het niet dat er daar lokaal 100% luchtvochtigheid is. Niet alle vocht heeft voldoende energie om in damp over te gaan en blijft water. En waar het het wel krijgt, verdampt het en neemt het percentage luchtvochtigheid toe. Geleidelijk. Niet met het knippen van je vingers. 

Omgekeerd: als er kokende stoom uit de douche zou komen bij 100 graden dan zou dat buiten de douche, bij 20 graden, ineens condenseren omdat de lucht van 20 graden niet zoveel damp kan bevatten. Dan treedt verzadigingscondensatie op. En nog meer doordat ook fijnstofkernen het condensproces aanvullen.

Patrick op 18 juli 2024 om 15:14

Ik vind je uitleg een beetje lastig te volgen. Ik had 'damp' expres tussen aanhalingstekens gedaan omdat ik weet dat je waterdamp niet kan zien maar even niet wist hoe je dit anders moest noemen. In de volksmond noemen we het damp. Ik zal het vanaf nu net als jij mist noemen.

Volgens mij verdampt het hete water en condenseert dat in de koelere lucht boven het water. Want de lucht kan maar een bepaalde hoeveelheid waterdamp bevatten dus daar waar je de mist ziet is de luchtvochtigheid 100%?

Maar dit klopt dus niet volgens jou?

Dit ontstaat dus altijd door condensatiekernen?

Theo de Klerk op 18 juli 2024 om 20:18

>Volgens mij verdampt het hete water en condenseert dat in de koelere lucht boven het water. Want de lucht kan maar een bepaalde hoeveelheid waterdamp bevatten dus daar waar je de mist ziet is de luchtvochtigheid 100%?

 

Heet water heeft veel energie en meer watermoleculen ontsnappen als damp. Daarmee neemt de luchtvochtigheid toe. Tot maximaal het toelaatbare bij de luchttemperatuur. Mocht meer als damp ontsnappen dan condenseert evenveel weer terug uit de lucht. 

Mist is veelal koele lucht waaruit het teveel aan waterdamp condenseert. De luchtvochtigheid is dan rondom 100%. De condensatie kan/zal ook rondom condensatiekernen plaatsvinden. 

Bij minder dan 100% kan er ook condensatie plaatsvinden rondom condensatiekernen. Dat heet dan geen mist. Ergens een nevel zien is dan niet per se een indicatie voor 100% luchtvochtigheid.

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Ariane heeft negen appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)